区域人口—经济—生态环境耦合协调空间分异规律研究*

王雯雯，何　刚，朱艳娜，夏业领

(安徽理工大学 经济与管理学院，安徽 淮南 232001)

近年来，随着经济的快速发展，区域人口总量不断增加，经济发展失衡日益加剧，生态环境也随之恶化，人口、经济、生态环境之间的矛盾逐渐凸显，三者的严重失调已经成为阻碍区域可持续发展的重要因素。人口、经济、生态环境一直都是学术界的热门话题，学者们对此进行了大量的研究，成果主要集中于几个方面：第一，经济与生态环境之间的关系。李磊等运用灰色关联度模型分析经济与环境两个子系统的关联耦合，认为江苏省的经济发展和生态环境目前处于磨合阶段，并开始走向良性耦合[1]。关伟等通过建立经济与环境系统关联度模型和耦合度模型，分析沈阳经济区经济与环境系统耦合的主要因素、耦合度的空间分布及其时序演化规律[2]。谷国锋等运用熵值法和耦合协调度模型，分析认为东北三省经济一体化系统与生态环境系统耦合协调度逐年提高，空间分布不均，呈现集聚分布方式[3]。第二，经济与人口之间的关系。王翔等利用灰色关联理论分析影响西安市人口系统与经济系统发展的主要因素，并对两系统的耦合关系进行定量分析[4]。白彩全等结合投影寻踪模型与耦合协调度函数，认为长三角地区各地级市的经济发展与人口素质之间有着不同程度的耦合协调度，且呈现一定的空间分布规律[5]。第三，人口与生态环境之间的关系。孙峰华通过区域理想人口密度、人口对生态环境压力相关计量模型分析人口对生态环境压力的时间变化态势及其空间分异规律[6]。

综上研究，学者们主要针对人口、经济、生态环境三系统中两两系统间的耦合协调关系进行研究，但是将三者有机统一的系统性研究还比较少。基于此，本文以安徽省16个地级市2016年相关数据为研究对象，通过构建人口—经济—生态环境综合评价体系，运用熵值法和综合指数法对人口、经济、生态环境三个系统进行综合评价，然后利用耦合协调模型对区域人口—经济—生态环境耦合度及耦合协调度进行测度，并对其空间分异规律进行分析，最后利用Geoda1.0.6软件对其进行全局空间自相关和局部空间自相关分析，以期为实现区域人口、经济、生态环境协调发展提供理论指导和借鉴。

一、人口—经济—生态环境评价指标体系构建及数据处理

(一) 评价指标体系建立与权重确定

考虑到人口、经济、生态环境三系统的复杂性和指标数据的可获得性，基于前人的研究成果[1-6]，用8项指标来表征人口发展综合情况、用9项指标表征经济发展综合情况、用10项指标表征生态环境发展综合状况(表1)。其中，人口总数、人口自然增长率、城市人口密度、城镇登记失业率、第一产业产值比重、万元GDP能耗、万元GDP的SO2排放量、城镇生活污水排放量为逆向指标。研究数据主要来源于安徽省统计局网站、国家统计局网站、《安徽省统计年鉴》《中国城市统计年鉴》《中国环境统计年鉴》等相关统计资料。结合2016年的数据，考察三个系统耦合度及其耦合协同度发展的空间分布特征。

表1　人口—经济—生态环境评价指标体系

确定指标权重的方法有很多，本研究采用熵权法[7]进行赋值，规避了以往使用层次分析法等存在的主观性问题，更具有客观性和科学性。具体计算步骤如下：

(1)

第二步，计算各指标的熵值：

(2)

第三步，计算各指标变异系数：

gj=1-ej

(3)

第四步，计算各指标权重：

(4)

第五步，测度系统综合评价指数：

(i=1,2,3,…,n)

(5)

(二) 耦合协调度模型

区域人口、经济、生态环境三者之间相互关联、相互影响、相互约束，既有正向作用又有负向作用，三者的耦合协调一致是实现区域可持续发展的前提。通常用耦合度对系统的协调程度进行定量表示。基于国内外相关研究文献[8-9]，提出人口、经济、生态环境三个系统的耦合度模型，具体公式如下：

(6)

式中，f(x)、g(y)、h(z)分别表示人口、经济、生态环境系统的综合评价指数，C表示系统耦合度。基于以往的文献研究[9]，将耦合度(C)划分为6个阶段(见表2)。

表2　耦合度与耦合阶段

由于耦合度是反映各个系统之间作用强度的指标，不能较好地反映系统相互间的协调情况和发展水平，所以为了对三个系统间的协调程度进行更好地度量，引用耦合协调度模型，具体公式如下：

T=αf(x)+βg(y)+δh(z)

(7)

式中，C为耦合度，D为耦合协调度，α、β、δ分别为人口、经济、生态环境系统的待定系数，T为区域人口—经济—生态环境综合评价指数。结合前人的研究成果[9-10]以及安徽省的实际情况，在三系统中，本研究将f(x)、g(y)、h(z)三个待定系数拟定为0.2、0.4、0.4。

借鉴廖重斌[10]等人的研究，将区域人口—经济—生态环境发展状况划分为三个大类十个亚类(见表3)。

表3　人口—经济—生态环境耦合协调度分类体系及等级划分标准

二、安徽省人口—经济—生态环境耦合协调发展实证分析

根据上述方法和模型计算出2016年各地级市人口、经济、生态环境系统综合评价指数、耦合度、耦合协调度,并利用ArcGIS10.2绘制耦合度、耦合协调度空间分布地图，最后运用Geoda1.0.6软件进行全局空间自相关和局部空间自相关分析。

(一)人口—经济—生态环境耦合协调发展空间格局分析

1.人口—经济—生态环境耦合度空间格局

安徽省各地级市人口—经济—生态环境系统耦合度分布较为均衡。耦合度最高的是马鞍山(0.332 6)，排在第二、第三位的分别为芜湖(0.332 1)、合肥(0.331 4)；耦合度排在最后三位的分别为宿州(0.308 2)、六安(0.307 5)、亳州(0.267 3)，说明耦合度较高的城市与耦合度较低的城市之间存在一定的差距，但差距较小。从图3中可以看出：安徽省人口—经济—生态环境耦合度除亳州(低水平耦合阶段)外都处于拮抗阶段。可以看出安徽省人口—经济—生态环境系统耦合度整体水平较低，说明目前安徽省人口发展、经济发展与生态环境之间的关联性和相互依赖程度较弱。而且皖北地区系统耦合度明显低于江淮和皖南地区，主要由于皖北地区人口总量比重较大，而经济发展水平相对落后，人口发展成为系统协调发展的制约因素。同时，江淮和皖南地区重点发展高新技术产业，经济发展速度较快，人口流动也快，使得系统之间的关联度相对较强。

表4　2016年安徽省16个地级市人口—经济—生态环境耦合协调度评价

图1　各市人口—经济—生态环境系统耦合度空间分布

2.人口—经济—生态环境系统耦合协调度空间格局

安徽省各地级市人口—经济—生态环境系统耦合协调度空间分布较不均衡。耦合协调度最高的是合肥(0.472 0)，排在第二、第三位的分别为芜湖(0.422 3)、黄山(0.420 4)；耦合协调度排在最后三位的分别为淮南(0.317 7)、宿州(0.310 5)、亳州(0.303 3)，说明耦合协调度较高的城市与耦合协调度较低的城市之间存在一定的差距。从图4中可以看出：安徽省区域耦合协调发展程度主要属于轻度失调衰退类和濒临失调衰退类。其中，耦合协调度属于轻度失调衰退类(耦合协调度值为0.30～0.39)的主要分布在皖北地区(淮北、宿州、亳州、阜阳)和江淮地区(淮南、滁州、六安、安庆、蚌埠)，铜陵除外；耦合协调度属于濒临失调衰退类的主要分布在皖南地区(合肥、芜湖、池州、黄山、宣城、马鞍山)。安徽省人口—经济—生态环境系统耦合协调程度整体处于较低水平，说明目前安徽省人口、经济、生态环境系统耦合协调发展程度较低，且皖南地区耦合协调发展程度明显高于皖北和江淮地区，主要由于人口—经济—生态环境系统关联性较强，任一因素的变动都对系统的协调发展产生影响，而近年来安徽省工业化和城市化迅速发展带来经济增长的同时，也给区域生态环境带来了严重的威胁，制约了区域人口—经济—生态环境的耦合协调发展。

图2　区域人口—经济—生态环境系统耦合度空间分布差异

(二)人口—经济—生态环境耦合协调度空间自相关分析

为了检验安徽省16个地级市人口、经济、生态环境的耦合协调发展是否存在空间自相关性和空间集聚效应，利用Geoda1.0.6软件对2016年16个地级市系统耦合协调发展程度进行全局空间自相关和局部空间自相关分析。

1.全局空间自相关分析

从表5中可以看出：安徽省人口系统评价指数的Moran’s I为0.430 0(P=0.01<0.05)，说明安徽省人口发展状况空间集聚状态明显，区域整体人口发展不均衡，即人口发展水平高的地区其周边地区的水平也较高，反之亦然。安徽省生态环境系统评价指数的Moran’s I为0.068 6，Z统计值为0.830 6，没有通过Z统计量5%的显著性检验，说明安徽省各地级市的生态环境状况的空间分布是随机的。2016年安徽省人口—经济—生态环境耦合协调度的Moran’s I为0.387 0(P=0.001<0.05)，说明各地级市人口、经济、生态环境的耦合协调发展程度整体上存在明显的空间自相关性，耦合协调程度相近的地区趋向于空间集聚。

表5　2016年各指标综合指数的Moran’s I值

2.局域空间自相关分析

为了更好地揭示人口—经济—生态环境耦合协调发展的空间集聚特征，采用Moran’s I散点图和LISA聚集地图研究16个地级市人口—经济—生态环境耦合协调发展程度的空间集聚效应。

Moran’s I散点图分为四个象限，第一象限表示“高—高”集聚现象，耦合协调发展程度高的地区聚集在一起；第二象限表示“低—高”集聚现象，耦合协调发展程度低的地区被耦合协调发展程度高的地区所包围；第三象限表示“低—低”集聚现象，耦合协调发展程度低的地区聚集在一起；第四象限表示“高—低”集聚现象，耦合协调发展程度高的地区被耦合协调发展程度低的地区所包围。从Moran’s I散点图可以看出，安徽省人口—经济—生态环境系统耦合协调度发展程度以空间集聚现象为主，基本上位于第一象限和第三象限，呈现出“高—高”集聚或“低—低”集聚的空间特征。黄山、铜陵、合肥、池州、宣城、芜湖、马鞍山位于第一象限；宿州、亳州、阜阳、淮北、淮南、六安位于第三象限。滁州位于第四象限，表现出“高—低”集聚的空间异质性。安庆位于第二象限，六安(第二、第三象限)、蚌埠(第三、第四象限)位于坐标轴上，表明地区集聚效应不显著。主要由于皖江示范区和合芜蚌国家高新区的建设带动了江淮一带以及皖南地区经济发展，提供了更多的就业岗位，促进区域人口流动，而且江淮和皖南地区地理位置优越，自然资源丰富，使得合肥、芜湖、黄山等城市“高—高”集聚现象明显。

从LISA聚集地图中也可以看出：安徽省人口—经济—生态环境耦合协调程度的空间集聚特征显著。H—H类型和L—L类型的城市较多，其中H—H集聚现象主要分布在皖南地区(黄山、铜陵、池州、宣城、芜湖)，L—L集聚现象主要分布在皖北地区(淮北、亳州、宿州)。说明安徽省人口—经济—生态环境耦合协调发展分布不均衡，存在较强的马太效应。主要由于皖北地区人口规模较大，城镇化水平较低，经济发展以第一产业和第二产业为主，整体水平相对落后。而皖南地区在承接产业转移之后，经济发展迅速，同时也加速了地区的人口流动，使得区域整体发展水平较好。

图5　安徽省人口—经济—生态环境耦合协调度的Moran’s I散点图和LISA聚集地图(2016年)

四、结论

人口、经济、生态环境协调发展是实现区域可持续发展的关键。本文利用耦合协调模型对2016年安徽省16个地级市人口—经济—生态环境耦合协调状况进行测度并对其空间分布特征进行分析，为区域人口、经济、生态环境发展提供理论基础。结果表明：安徽省人口—经济—生态环境耦合协调发展程度空间分布较不均衡，呈现空间集聚分布模式，皖南地区的耦合协调发展程度明显高于皖北地区。目前安徽省各地区人口—经济—生态环境耦合协调发展程度差异较大，要改善这种状况，各地区需要根据自己的人口发展状况、经济发展模式以及生态环境的特点，以及地区的耦合协调发展状况及时采取相应的措施，通过宏观与微观调控相结合的方式，以实现区域人口—经济—生态环境的可持续发展。

参考文献：

[1] 李磊，潘慧玲. 区域经济与生态环境的关联耦合：以江苏省为例[J]. 技术经济，2012，31(9)：59-64.

[2] 关伟，王宁. 沈阳经济区经济与环境耦合关联分析[J]. 地域研究与开发，2014，33(3)：43-48.

[3] 谷国锋，张媛媛，姚丽. 东北三省经济一体化与生态环境的耦合协调度研究[J]. 东北师大学报(哲学社会科学版)，2016(5)：117-122.

[4] 王翔，薛东前. 西安市人口与经济耦合关联研究[J]. 资源开发与市场，2014，30(8)：917-920.

[5] 白彩全，尹海钊，易行，等. 长三角经济发展与人口素质耦合协调性研究[J]. 统计与决策，2016(10)：112-115.

[6] 孙峰华,孙东琪,胡毅,等. 中国人口对生态环境压力的变化格局[J]. 人口研究，2013，37(5)：103-113.

[7] 郭显光. 改进的熵值法及其在经济效益评价中的应用[J]. 系统工程理论与实践，1998(12)：99-103.

[8] 韩瑞玲，佟连军，佟伟铭，等. 沈阳经济区经济与环境系统动态耦合协调演化[J]. 应用生态学报，2011，22(10)：2673-2680.

[9] 马丽，金凤君，刘毅. 中国经济与环境污染耦合度格局及工业结构解析[J]. 地理学报，2012，67(10)：1299-1307.

[10] 廖重斌. 环境与经济协调发展的定量评判及其分类体系：以珠江三角洲城市群为例[J]. 广州环境科学，1996，11(1)：12-16.